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AMD는 E3 2019 전날 Next Horizon Gaming 컨퍼런스에서 Ryzen 3000 시리즈의 3 세대 Ryzen 데스크탑 프로세서를 공식적으로 출시했습니다. 새 프로세서는 최대 16 코어 및 32 스레드 사양을 가지고 있으며 CPU 아키텍처도 현재 Zen +에서 Zen 2로 업그레이드, 성능이 크게 향상 될 것입니다 .AMD에서 제공 한 데이터에 따르면 3 세대 Ryzen 데스크톱 프로세서의 게임 성능은 Intel의 9 세대 Core 프로세서와 동일하거나 심지어 능가합니다. 창의적인 성능 측면에서, 모든면에서 상대를 제압하고 마더 보드 플랫폼이 PCI-E 4.0을 지원하는 장점은 모든면에서 상대를 능가 할 수있는 충분한 장점을 보여주었습니다.

하지만 3 세대 Ryzen 데스크탑 프로세서를 자세히 살펴보면 매우 흥미로운 사실을 발견했습니다. 즉, CPU 내부는 함께 패키지 된 대형 코어가 아니라 CPU 코어와 I / O로 나뉩니다. CPU 코어는 7nm 공정으로, I / O 코어는 12nm 공정으로 제작됩니다. 메모리 컨트롤러는 더 이상 CPU 코어에 통합되지 않고 꺼내어 I / O 코어에 배치됩니다. , 데이터 패브릭 버스를 통해 CPU 코어와 데이터를 교환합니다.

실제로 메모리 컨트롤러와 CPU 간의 데이터 교환에 사용되는 것은 I / O 코어의 Data Fabric 버스뿐 아니라 PCI-E 4.0 채널을 제공하는 PCI-E 컨트롤러도 I에 통합되어 있기 때문입니다. / O core, CPU, 메모리 및 GPU 간의 직접 데이터 교환은 모두 Data Fabric 버스를 통해 수행됩니다. 여기를 보면이 구조가 좀 익숙하다고 생각하십니까? 예, 현재 프로세서의 I / O 코어는 실제로 오래 전 마더 보드의 노스 브리지 칩과 동일합니다.이 칩은 전체 플랫폼의 데이터 교환 센터입니다. 따라서 우리는 3 세대라고 말할 수도 있습니다. Ryzen 데스크톱 프로세서 전체에 해당 플랫폼은 오래 전에 "CPU + North Bridge + South Bridge"구조로 돌아온 것 같습니다.

그렇다면 AMD는 왜 최신 데스크탑 프로세서에서이 겉보기에 역방향 구조를 사용합니까? 이 시점에서 메모리 컨트롤러의 개발 프로세스를 살펴보고 메모리 컨트롤러가 다른 위치에 배치 될 때 어떤 장점과 단점이 있는지 확인하여 AMD가 3 세대에 있어야하는 이유를 더 잘 이해할 수 있습니다. Ryzen 데스크탑 프로세서에서 메모리 프로세서를 I / O 코어에 넣습니다.

전통적인 South-North Bridge 마더 보드 칩셋의 시대

AMD의 K8 아키텍처 프로세서와 Intel의 1 세대 코어 프로세서가 시장에 출시되기 전에 두 개의 CPU 플랫폼은 가장 전통적인 "CPU + North Bridge + South Bridge"구조였습니다. 이때 CPU는 순수 CPU이며 산술 명령을 제외한 다른 기능이 없습니다. 노스 브리지 칩은 마더 보드 전체의 데이터 교환 센터로 메모리 컨트롤러, AGP / PCI-E 컨트롤러 등 중요한 제어 기능을 통합하고 있으며 CPU, GPU, 메모리 간의 데이터 교환은 노스 브리지를 통해 이루어져야합니다. 칩, 사우스 브리지 칩 SATA 및 USB 인터페이스와 같은 주변 I / O 인터페이스를 확장하는 데 사용됩니다.


클래식 인텔 3 시리즈 노스-사우스 브리지 마더 보드 칩 배열

이 시대에 마더 보드가 지원할 수있는 메모리 및 그래픽 카드의 종류는 노스 브리지 칩에 의해 결정되고 사우스 브리지 칩은 마더 보드가 제공 할 수있는 주변 I / O 인터페이스 수를 결정합니다. 따라서 당시 많은 마더 보드가 시장을 노스 브리지 칩으로 나누고 제품의 포지셔닝을 강조하기 위해 제품 모델명에 노스 브리지 칩의 이름을 삽입했습니다. 이 아키텍처는 또한 플랫폼에 매우 높은 유연성을 제공합니다. 서로 다른 노스 브리지 및 사우스 브리지 칩의 조합을 통해 제조업체는 제품 라인을 더욱 세분화 할 수 있으며 새로운 마더 보드를 사용하여 이전 CPU도 얻을 수 있습니다. 새로운 기능. 예 : Intel Pentium E5200 프로세서는 P965 마더 보드와 함께 사용할 경우 DDR2 메모리를 지원할 수 있으며 P45 마더 보드와 함께 사용할 경우 DDR3 메모리 를 사용할 수 있습니다 .

그러나이 구조는 단점이있다. 즉, 노스 브리지 칩의 부하가 너무 무거워 플랫폼 전체의 데이터 교환이 노스 브리지 칩을 통과해야하기 때문에 노스 브리지 칩의 데이터 대역폭이 매우 충분해야한다는 단점이있다. 전체 플랫폼의 요구 사항을 충족합니다. CPU, 메모리 및 그래픽 카드의 성능에 대한 다양한 응용 프로그램의 요구가 증가함에 따라 세 가지 간의 데이터 교환 속도도 점점 빨라지고 있습니다.이 전통적인 아키텍처는 특히 CPU와 메모리 사이에서 압도되기 시작했습니다. 데이터의 경우 교환, Northbridge 칩과 CPU 사이의 버스 대역폭은 수요를 충족시키기가 점점 더 어려워지고 있으며, 이는 또한 CPU의 성능을 어느 정도 제한합니다. 이때 성능 요구 사항을 충족시키기 위해 새로운 구조가 필요합니다. 전체 플랫폼의.

CPU 코어 통합 메모리 컨트롤러 시대

시점에서 볼 때 AMD는 Intel보다 이전에 데스크톱 CPU에 메모리 컨트롤러를 통합했습니다. Intel의 플랫폼이 여전히 전통적인 North-South 브리지 구조 단계에 있던 K8 아키텍처 프로세서 시대에 그렇게했습니다. 따라서 AMD는이를 달성했습니다. 기술적 인 반격. 메모리 컨트롤러를 CPU에 통합함으로써 가져온 가장 큰 장점은 CPU와 메모리 간의 데이터 액세스 지연이 크게 단축되고 두 작업이 거의 동기화 수준에 도달하여 성능이 CPU 코어는 완전히 Play가 될 수 있습니다.


AMD의 불도저 아키텍처는 CPU 내부에 메모리 컨트롤러를 통합하지만 PCI-E 컨트롤러는 통합하지 않습니다.

동시에 노스 브리지 칩이 메모리 컨트롤러를 벗겨 냈기 때문에 부하가 크게 줄어들어 볼륨, 전력 소비 및 발열이 감소했다고 할 수 있습니다. 그러나 PCI-E 컨트롤러의 기능도 수행해야하기 때문에 노스 브리지 칩은 현재 마더 보드 수준을 구별하는 데 여전히 중요한 기준이지만 적어도 마더 보드가 지원할 수있는 메모리 종류는 더 이상 필요하지 않습니다. 노스 브리지 칩에 의해 결정되며 마더 보드의 등급 차이는 어느 정도 감소합니다.


Intel X58 플랫폼의 Core i7-9xx 시리즈는 메모리 컨트롤러 만 통합합니다.

인텔은 1 세대 코어 프로세서가 나올 때까지 CPU에 메모리 컨트롤러를 통합하지 않았으며 그 당시에도 코어 프로세서가 친숙한 i3 / i5 / i7 분류를 가졌습니다. 그러나 메모리 컨트롤러를 통합 한 후 남북 브리지 마더 보드 칩셋을 유지하는 AMD의 관행과 달리 X58 플랫폼의 Core i7-9xx 시리즈를 제외한 1 세대 코어 프로세서에는 마더 보드 칩이 하나만 필요합니다. CPU의 메모리 컨트롤러이지만 PCI-E 컨트롤러조차도 CPU에 통합되었으므로 (Core i7-9XX 시리즈에는 통합 된 PCI-E 컨트롤러가 없습니다) 현재 CPU는 "CPU + "노스 브리지"의 조합이지만 원래 노스 브리지 칩의 일부 기능은 여전히 ​​마더 보드 칩으로 구현해야하기 때문에 현재 마더 보드 칩의 역할은 사우스 브리지뿐만 아니라 전통적인 사우스 브리지보다 더 많은 작업을 수행합니다. 브리지 칩.


Clarkdale 코어 프로세서 구조

그러나 1 세대 코어 프로세서의 "통합"이 모든 구성 요소를 하나의 코어에 넣는 것은 아니며 실제로 32nm 프로세스와 Clarkdale 코어를 기반으로하는 1 세대 코어 프로세서는 실제로 CPU + GPU로 나뉩니다. CPU 코어는 여전히 순수한 컴퓨팅 기능을 제공하는 반면 메모리 컨트롤러와 PCI-E 컨트롤러는 GPU 코어에 있지만 결국 둘 사이의 거리가 크게 단축되고 내부 배선도 얻을 수 있습니다. 최상의 최적화이므로 전체 성능이 여전히 크게 향상됩니다.

반면 AMD는 K8 아키텍처에서 CPU 내부에 메모리 컨트롤러를 통합했지만 불도저와 파일 드라이버 아키텍처 CPU까지 PCI-E 컨트롤러를 CPU에 통합하지 않았기 때문에 전체 관점에서 볼 때 마더 보드 구조 마더 보드의 생산 및 제조에 어느 정도의 어려움을 야기하는 전통적인 "CPU + 노스 브리지 + 사우스 브리지"디자인이며 전체 시스템의 전반적인 성능 향상에 도움이되지 않습니다. .

완전히 통합 된 메모리 컨트롤러 및 PCI-E 컨트롤러의 시대

1 세대 코어 프로세서의 "CPU + 노스 브리지"의 간단한 통합을 경험 한 후 인텔은 2 세대 코어 프로세서 이후로 메모리 컨트롤러, PCI-E 컨트롤러 및 코어 그래픽 카드를 하나의 코어로 완전히 통합했습니다. , 다른 마더 보드 칩의 등급을 구별하기 위해 일부 플랫폼 기능은 여전히 ​​해당 마더 보드 칩과 일치해야합니다. 예를 들어 P 시리즈 및 Z 시리즈 마더 보드 만 K 시리즈 프로세서 오버 클럭을 지원할 수 있지만 P -시리즈 마더 보드는 핵 디스플레이를 지원하지 않습니다 . 출력 등.


1 세대 Ryzen 데스크탑 프로세서에서는 메모리 컨트롤러와 CPU 코어가 함께 패키지화됩니다.

AMD는 1 세대 Ryzen 프로세서까지 Northbridge 칩의 주요 기능을 CPU에 통합하지 않았지만 APU는 해당 기술을 더 일찍 실현했습니다. AMD의 1 세대 데스크톱 APU에서는 완전한 "CPU가 있음을 알 수 있습니다. + GPU + 노스 브리지 "기능과 세 가지가 높은 수준의 통합을 통해 코어로 패키징되므로 해당 마더 보드 플랫폼이"칩셋 "에서"칩 "으로 변경되었습니다. 여기에서 AMD가 기술적으로 Northbridge 칩을 CPU에 통합 할 수는 없지만 다양한 이유와 요구 사항으로 인해 Ryzen 프로세서 1 세대까지 완전히 도입되지 않을 것임을 알 수 있습니다. 디자인은 그 이상입니다.

AMD : Zen 2 아키텍처는 가장 균형 잡힌 디자인입니다.

이제 3 세대 Ryzen 데스크탑 프로세서로 돌아갑니다. 현재 구조에서 실제로는 Intel의 1 세대 Core 프로세서와 유사한 구조 인 CPU 코어 및 I / O를 사용합니다. 코어 (노스 브릿지 코어와 동일) 전통적인 의미)는 별도로 패키징 된 다음 PCB에 통합됩니다. 이론적으로이 구조는 CPU 코어와 메모리 컨트롤러 간의 데이터 교환에 도움이되지 않으며, 동일한 PCB 에서도 CPU 코어에 통합 될 때보 다 메모리 지연 시간이 더 깁니다. 또한 코어가 8 개 이상인 제품인 경우 CCD 2 개가 데이터를 교환하려면 I / O 코어의 Data Fabric 버스를 통해 수행해야합니다. 이것은 좋은 방법이 아닙니다. CPU 성능을 개선합니다. 이러한 측면에서 우리는 3 세대 Ryzen 프로세서가 약간 뒤로 물러 난 것과 같다고 말할 수 있습니다.


대용량 캐시 디자인은 메모리 대기 시간 문제를 크게 해결할 수 있습니다.

그렇다면 AMD는 왜이 "역방향"디자인을 채택했을까요? 이와 관련하여 AMD는 모든 디자인이 실제로 고려 중이라고 밝혔습니다. 실제로 이러한 디자인의 일부를 분리 할 수 ​​없습니다. 전체 CPU의 디자인을 살펴보아야합니다. 이러한 구조가 CCD. 모듈 간 데이터 교환을위한 최적의 설계는 CPU 코어와 메모리 컨트롤러 간의 통신에 가장 좋은 방법은 아니지만 다양한 성능을 종합적으로 고려한 후이 설계의 균형이 가장 좋습니다. Zen 2 아키텍처의 대용량 캐시 설계와 명령 예측 메커니즘은 실제로 대부분 해결되었으며 최종 CPU 성능은 모든 것을 알 수 있습니다.


서로 다른 수의 CCD 모듈 및 I / O 코어는 서로 다른 수준의 CPU 제품을 유도 할 수 있습니다.

둘째, 이것은 매우 유연한 구조로, CCD 코어와 I / O 코어의 수를 서로 다른 조합을 통해 8 코어 16 스레드 프로세서와 같이 다양한 레벨의 다양한 제품을 쉽게 도출 할 수 있습니다. 하나의 CCD 모듈로 충분하거나 CCD 모듈 중 하나를 GPU로 교체 한 다음 해당 APU 제품을 도출 할 수 있습니다. 또한이 모듈 식 설계는 모듈 중 하나를 교체하거나 제거한 후 다른 모듈의 작동 및 성능에 영향을 미치지 않으므로 CPU 또는 APU의 설계가 더 쉬워집니다.

한발 물러나 현재의 7nm 공정은 여전히 ​​AMD의 새로운 공정이며 생산 능력과 성숙도가 상승 단계에 있습니다.이 기간 동안 생산 능력 할당을 최적화하고 가장 중요한 구성 요소를 배치해야합니다. 나머지 부분은보다 성숙 된 12nm 공정을 사용하여 제품 수율 향상에 도움이되어 효과적인 생산 능력을 높여 플레이어가 새로운 아키텍처 프로세서의 힘을 처음으로 느낄 수 있습니다.

그렇다면 Zen 2 아키텍처는 앞으로 더 많은 통합 제품을 갖게 될까요? AMD는 공개하지 않았지만 가능성은 여전히 ​​매우 높습니다. 예를 들어 7nm 공정이 충분히 성숙하고 생산 능력이 매우 충분하면 Zen 2 아키텍처의 CPU와 APU가 완전히 통합 된 설계로 돌아갈 가능성이 높습니다. 시간이 있다면 Zen 2 아키텍처는 여전히 더 높은 성능을 발휘할까요? 누구나 기다렸다가보고 싶어 할 수 있습니다.


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